岡山大，存在が否定されていた固液臨界点を発見

岡山大学の研究グループは，カーボンナノチューブ内部に閉じ込められた水の挙動を分子シミュレーションで解析し，氷と水の区別がなくなる新たな臨界点（固液臨界点）が存在することを世界で初めて明らかにした（ニュースリリース）。

これまで，固液臨界点はいかなる物質に対する実験でも見つかっておらず，理論的にも存在が否定されてきた。今回，研究グループは，カーボンナノチューブ（直径約1ナノメートル）に内包された水をシミュレーションで再現。広範囲の温度・圧力条件下で水の固液相転移挙動を追跡し，分子レベルでナノチューブ内の水の運動と構造を解析した。

その結果，密度ゆらぎおよび比熱の発散傾向など，固液臨界点の存在を強く支持する複数の証拠を提示。固液臨界点の存在を示すことに成功した。さらに，様々な温度，圧力，ナノチューブ直径における水の状態（相），相境界，臨界点をまとめた相図を完成させた。

今回研究グループは，固液臨界点を6個確認。ナノチューブ内部の水においては，固液臨界点が珍しいものではなく，実際に観測される可能性が高いことがわかった。

氷と水の区別がなくなる臨界点では，密度やエネルギーゆらぎが大きくなったり，水を内包したカーボンナノチューブの熱伝導性が急激に変化することが予想される。今後，ナノ空間内部の物質について理論計算とナノテクノロジーを駆使した実験が展開され，様々な物質で固液臨界現象が発見される可能性があるという。

研究グループはさらに，①密度やエネルギーゆらぎを利用した新たな化学反応の開拓，②ナノチューブの熱伝導率を内包物質の相転移により制御する新技術開発などが大いに期待されるとしている。